Les scientifiques ont découvert le terrible secret de l’apparente jeunesse de certaines étoiles au cœur de la Voie lactée – des étoiles participant à une sorte de derby de démolition cosmique autour du trou noir supermassif de notre galaxie, Sagittarius A*, ou Sgr A*.
Comme une version cosmique de la tueuse en série du XVIIe siècle Elizabeth Bathory, qui aurait cherché à conserver son éclat de jeunesse en se baignant dans le sang de ses victimes, certaines de ces étoiles semblent rester jeunes en se jetant sur leurs étoiles voisines et en s’enduisant du sang de leurs victimes. volé matériau stellaire. Ce processus cannibale laisse la victime stellaire comme une étrange étoile « zombie » dénudée et condamne également l’humanité. étoile cannibale à une mort prématurée.
Ceci n’est qu’un avant-goût des étranges découvertes qui ont émergé d’une simulation de 1 000 étoiles densément peuplées en orbite autour du Soleil. Voie Lactée trou noir supermassif central, une étude menée par des scientifiques de l’Université Northwestern.
« Observer les centres d’autres galaxies est très difficile car ils sont très éloignés », a déclaré à Space.com Sanaea C. Rose, responsable de la recherche et scientifique à l’Université Northwestern. « L’étude de notre propre centre galactique peut nous renseigner sur ce qui se passe au centre de toutes les galaxies. »
Le cœur de la Voie Lactée est l’un des environnements les plus extrêmes que les astronomes puissent observer depuis la Terre. Cette région abrite Sgr A*, qui n’est pas seulement un trou noir d’une masse équivalente à 4,5 millions de soleils, mais un monstre cosmique autour duquel gravitent plus d’un million d’étoiles.
Ces étoiles sont entassées dans une zone d’environ 4 années-lumière de large, soit à peu près la distance entre le soleil et son voisin stellaire le plus proche, Proxima du Centaure. Cela signifie que des événements tels que les collisions stellaires, qui sont relativement rares dans notre région peu peuplée de la Voie lactée, sont presque monnaie courante autour de Sgr A*.
« Le un trou noir supermassif au cœur de la Voie lactée est entouré d’un amas d’étoiles très dense, et beaucoup de ces étoiles tournent sur leurs orbites à des vitesses comprises entre des centaines et des milliers de kilomètres par seconde », a déclaré Rose.
L’étude du cœur violent de la Voie lactée pourrait ainsi révéler comment les étoiles se comportent, évoluent et interagissent sous l’influence d’un trou noir supermassif. gravité extrême
La partie sur le derby de démolition cosmique
Même si les simulations de l’équipe ont pris en compte de nombreux facteurs et caractéristiques, tels que masse stellaire et densité d’amas d’étoilesl’une d’elles s’est révélée particulièrement importante pour déterminer le sort d’une étoile proche du cœur de la Voie lactée.
Rose a expliqué que, généralement, la distance entre une étoile et Sgr A* est une bonne indication pour savoir si elle entrera en collision avec une autre étoile et de quel type de collision il s’agirait.
« L’amas devient de plus en plus densément peuplé à mesure que l’on se rapproche du trou noir supermassif, donc la probabilité d’une collision augmente », a-t-elle déclaré. » « C’est un peu comme traverser une station de métro incroyablement bondée à New York aux heures de pointe. Si vous n’entrez pas en collision avec d’autres personnes, vous les croisez de très près. »
Plus une étoile est proche de Sgr A*, plus l’immense gravité du trou noir la fait tourner rapidement. En conséquence, les étoiles situées juste à côté du trou noir supermassif peuvent se déplacer à environ 18 millions de miles par heure (29 millions de kilomètres par heure), ce qui fait que le cœur même de la Voie lactée ressemble plus à un derby de démolition qu’à un métro new-yorkais bondé.
Cela signifie que les collisions dans le région la plus interne de Sgr A*faisant référence à une zone située à environ 2 000 fois la distance entre la Terre et le soleil, soit 0,01 parsecs, a tendance à être de nature destructrice.
De telles étoiles situées à environ 0,01 parsec de Sgr A* se heurtent constamment, mais il s’agit rarement d’une collision frontale. Cela signifie que, comme une voiture de derby de démolition dont le pare-chocs est arraché avant de repartir, les impacts rasants font qu’une étoile perd ses couches externes et se précipite ensuite sur une trajectoire de collision aux côtés d’un autre voisin.
« Ils se frappent et continuent. Ils se frôlent comme s’ils échangeaient un high-five très violent », a déclaré Rose.
Cependant, la quantité de matière perdue par une étoile soumise à ce chaos dépend de la vitesse à laquelle elle se déplace et de l’ampleur de son chevauchement avec l’étoile avec laquelle elle entre en collision. L’un des résultats de ces collisions destructrices est une étrange population de des étoiles dépouillées et des étoiles qui paraissent jeunes grâce au bain dans la matière stellaire éjectée et riche en hydrogène rejetée par les premières.
Cependant, acquérir ce look jeune a un coût. Plus une étoile est massive, plus vite elle brûle l’approvisionnement en carburant qu’elle contient pour son énergie intrinsèque. la fusion nucléaire, un processus qui l’empêche de s’effondrer sous sa propre gravité. Ainsi, en accumulant ce matériel volé, ces étoiles massives raccourcissent leur propre vie.
Plus loin de Sgr A*, à environ 0,1 parsec, soit environ 21 000 fois la distance entre le Soleil et la Terre, les étoiles entrent en collision moins souvent et à des vitesses plus lentes. Lorsque ces explosions plus lentes se produisent, a montré la simulation de Rose et ses collègues, une fusion complète dans laquelle deux étoiles deviennent une énorme étoile est probable.
« Les collisions en dehors de 0,01 parsec sont plus susceptibles de fusionner les étoiles en collision », a-t-elle ajouté. « Les étoiles à moins de 0,1 parsec de Sgr A* ont de très grandes chances de subir au moins une collision au cours de leur vie. »
Rose a expliqué que l’un des aspects les plus satisfaisants de l’utilisation de ce modèle pour répondre à certaines observations inexpliquées d’étoiles au cœur de la Voie lactée est le fait qu’il repose sur un calcul relativement simple.
« Ce que j’ai trouvé personnellement très spécial dans mes recherches, c’est qu’elles sont basées sur le calcul d’une échelle de temps de collision, ce qui est enseigné relativement tôt dans l’enseignement de physique de premier cycle », a-t-elle déclaré. « C’était merveilleux d’utiliser un calcul relativement simple pour en apprendre davantage sur un environnement extrêmement complexe cela ne ressemble à rien de ce que nous rencontrons dans notre quartier solaire.
L’équipe a produit jusqu’à présent deux études utilisant le modèle, l’une publiée dans Les lettres du journal astrophysique ce mois-ci et un autre en septembre 2023mais ils n’en ont pas encore fini.
« Les prochaines étapes consisteront à développer la physique actuellement présente dans le modèle », a conclu Rose. « Le Centre Galactique est un environnement extrêmement complexe, il y a donc toujours des choses que nous pouvons ajouter, et notre travail n’est jamais terminé ! »
Rose a présenté cette recherche lors de la réunion d’avril de l’American Physical Society, qui s’est tenue à Sacramento, en Californie, jeudi 4 avril, dans le cadre de la session « Astrophysique des particules et Centre Galactique« .
